Существующий стандарт GSM обеспечивает услуги по прозрачной (transparent) и непрозрачной (nontransparent) передаче данных со скоростью до 9,6 Кбит/с и вероятностью ошибки (Bit Error Rate , BER) меньше 10-2 и 10-8 соответственно. Любое дальнейшее развитие каналов данных может, в принципе, идти по тому же пути, что и развитие речевых каналов, т. е. по пути улучшения качества передаваемой информации (уменьшение вероятности ошибки), увеличения емкости систем и размера сот. Однако в случае передачи данных увеличение емкости в первую очередь подразумевает повышение эффективности использования малоемких радиоканалов.
Все же наиболее важное и, наверное, самое заметное на правление развития каналов данных в сетях GSM заключается в увеличении скорости передачи. В 90- х годах стало понятно, что высокая скорость передачи является одним из ключевых требований новых приложений. Если существенно повысить скорость передачи данных в такой широко распространенной сотовой системе, как GSM, то для мобильных пользователей станет доступной целая область новых приложений, включая работу с мультимедиа. Ориентация на более высокую скорость передачи данных стала очевидной как для телефонных сетей общего пользования (PSTN), так и для сетей передачи данных. В области PSTN к последним достижениям относится разработка стандарта для модемов V.34, обеспечивающего скорость 28,8 Кбит/с. Что касается компьютерных сетей, то возросшая популярность World Wide Web в сети Internet демонстрирует, каким важным стало предоставление распределенных услуг. Передача текстовой информации может быть осуществлена с помощью современного сервиса пересылки данных сетей GSM, но ориентация значительной части услуг смещается в сторону обмена мультимедиа информацией, что требует намного большей скорости передачи данных. Примерами приложений, требующих высокой скорости передачи, служат пересылка файлов и видео по требованию.
Повышение скорости передачи данных
Существует два различных подхода к повышению скорости передачи данных, разрабатываемых сейчас Комитетом SMG в рамках этапа 2+ развития GSM: передача данных по коммутируемым каналам (HSCSD) и пакетная передача данных (GPRS). Оба подхода направлены на достижение высокой скорости, что подразумевает возможность выделений до 8 полноскоростных временных слотов (все слоты кадра TDMA) для передачи данных одним пользователем. Это означает, что максимальная скорость передачи данных для HSCSD будет 8г9,6 Кбит/с, а для GPRS - 8г22,8 Кбит/с.
С точки зрения операторов сетей GSM для реализации высоких скоростей передачи данных с небольшими затратами, т. е. без снижения емкости беспроводного интерфейса и без серьезных затрат на модификацию инфраструктуры, следует обеспечить высокую степень гибкости. Для HSCSD это означает, что оператор не должен резервировать одну или несколько несущих частот каждой базовой станции исключительно для пользователей, работающих с данными. Необходимо, чтобы сеть динамически выделяла таким пользователям максимально доступную полосу пропускания. Во время установления соединения пользователь (или приложение) может задать желаемую инаименьшую допустимую скорость передачи данных. А уж дело сети обеспечить доступную в каждый момент времени полосу пропускания. Если приложение допускает изменение скорости передачи во время соединения, то эта скорость может быть динамически увеличена или уменьшена, например при переходе пользователя в новую соту, вследствие уменьшения или увеличения пропускной способности, затребованной для телефонных разговоров.
Для GPRS гибкость обеспечивается автоматически протоколом управления доступа к среде (Media Access Control), поскольку пропускная способность радиоканала выделяется для каждого пакета данных. К тому же разделение ресурсов между абонентами, использующими коммутацию каналов и коммутацию пакетов, может осуществляться намного динамичнее, чем разделение ресурсов между абонентами, использующими только коммутацию каналов. Если коммутируемый канал занят, то абоненту, рассчитывающему на его использование, может быть выделен канал GPRS. После освобождения коммутируемого канала канал GPRS опять станет доступен для пользователей, ориентирующихся на GPRS.
Динамичное распределение ресурсов между разными видами услуг, в принципе, повышает использование ресурсов, а это значит - доходность сетей. Однако с первого взгляда может показаться, что описанная выше гибкая схема работы позволяет пользователям, работающим с данными, насладиться услугами высокоскоростной передачи только ночью, когда нагрузка в сети очень мала. Такая ситуация, конечно, не доставит радости клиентам и не сильно повысит прибыльность сетей. Поэтому с помощью примера стоит поближе посмотреть на эту схему. Предположим, что сеть сконструирована таким образом, что на каждый сектор базовой станции приходится две несущие. Это означает, что если для широковещательной передачи служебной информации используется один из 16 временных слотов, то в каждом секторе имеется 15 полноскоростных транспортных каналов. Предположим, что эта сеть рассчитана на уровень блокировок 2%, т. е. вероятность успешного установления соединения в час пик составляет 98%. А это означает, что даже в этот период времени в среднем около 6 транспортных каналов будет свободно. Эта свободная пропускная способность может быть выделена пользователям GPRS.
Снижая скорости передачи данных до стандартизированных величин 4,8 и 2,4 Кбит/с можно увеличивать размер сот. Уменьшение скоростей передачи данных следует той же концепции, которая была предложена для речевых каналов GSM: снижение "качества обслуживания" происходит в обмен на уменьшение стоимости развертывания сети и расширение обслуживаемой территории. Так, с уменьшением скорости передачи данных с 9,6 до 4,8 Кбит/с при сохранении величины вероятности ошибки (BER) можно увеличить размер соты за счет увеличения отношения полезного сигнала к шуму примерно на 3,5 дБ, а с уменьшением скорости до 2,4 Кбит/с - на 5,3 дБ.